Перепади напруги негативно позначаються на будь-якої побутової техніки. Особливо це стосується високоточної електроніки, яка регулює роботу опалювальних приладів.

Для того, щоб вирівняти ток в домашніх умовах використовують стабілізатор напруги. У найпростішому варіанті він працює за принципом реостата, підвищуючи і знижуючи опір в залежності від сили струму. Але є і більш сучасні прилади, які в повній мірі захищають техніку від стрибків напруги. Про те, як їх зробити і поговоримо.

Стабілізатор напруги і принцип його дії

Для більш детального розуміння роботи приладу розглянемо складові електричного струму:

• сила струму,
• напруга,
• частота.

Сила струму - це кількість заряду, який пройшов через провідник за певний проміжок часу. Напруга, якщо пояснювати дуже просто, еквівалентно поняттю роботи, яка вчиняє електричне поле. Частота - це швидкість, з якою потік електронів змінює свій напрямок. Дана величина характерна виключно для змінного струму, який циркулює в електромережі. Більшість побутових приладів розраховано на напругу в 220 Вольт, при цьому сила струму повинна бути 5 Ампер, а частота 50 Герц.

У більшості випадків побутова техніка має допустиму вилку по кожному з параметрів, але будь-який захист розрахована на те, що умови роботи приладів тривалий час будуть незмінними. У нашій же мережі коливання струму відбуваються практично постійно. Амплітуда становить до 2 А по силі струму і до 40-50 В, по напрузі. Частота струму, також відмінна від 50 Гц і становить від 40 Гц до 60 Гц.

Дана проблема пов'язана з багатьма факторами, але головний серед них, - віддаленість кінцевого споживача від джерела електрики. В результаті досить тривалого транспортування і багаторазової трансформації, ток втрачає стабільність. Даний дефект електромереж присутні не тільки у нас, але і в будь-яких інших країнах, які користуються електрикою. Тому був придуманий спеціальний прилад, що дозволяє стабілізувати вихідний струм.

Види стабілізаторів напруги

Так як струм - це спрямований рух частинок, для його регулювання використовуються:

• механічний метод,
• імпульсний метод.

Механічний заснований на законі Ома. Такий стабілізатор називається лінійним. Він складається з двох колін, з'єднаних між собою реостатом. Напруга подається на одне коліно, проходить по реостата і потрапляє на друге коліно, з якого вже і лунає далі. Переваги даного методу полягає в тому, що він дозволяє досить точно встановити параметри вихідного струму. Залежно від призначення, лінійний стабілізатор модернізують додатковими запчастинами. Варто відзначити, що прилад ефективно справляється зі своїм завданням тільки в тому випадку, якщо різниця між вхідним і вихідним струмом невелика. В іншому випадку стабілізатор матиме низький ККД. Але навіть цього достатньо, щоб захистити побутову техніку та убезпечити себе від короткого замикання в разі перенавантаження мережі.

Імпульсний стабілізатор напруги заснований на принципі амплітудної модуляції струму. Схема стабілізатора напруги влаштована таким чином, що в ланцюзі є вимикач, який автоматично розриває ланцюг через рівні проміжки часу. Це дозволяє подавати струм частинами і рівномірно накопичувати його в конденсаторі. Після того, як він зарядиться, вже вирівняний струм подається на прилади. Недолік цього методу в тому, що він не дозволяє задати певну величину. Проте, досить часто зустрічаються імпульсні повишающе-понижуючі стабілізатори, які оптимально підходять для побутового використання. Вони вирівнюють ток в межах трохи нижче або трохи вище норми. В обох випадках всі параметри струму не виходять за допустиму вилку.

Важливо відзначити і поділ приладів на:

• стабілізатор напруги однофазний,
• стабілізатор напруги трифазний.

Після перерозподілу в трансформаторі, виходить трифазна лінія, вона як правило йде до розподільного щитка на окремо взятий будинок. Далі від щитка в квартиру йдуть вже стандартні фаза і нуль. Таким чином більшість побутових приладів розраховано саме на однофазну мережу. Тому в типових квартирах доцільно використовувати однофазний стабілізатор. До того ж, варто він в 10 разів дешевше трифазного, навіть якщо зібрати його своїми руками.

Стабілізатори напруги для дачі можуть бути і трифазними. Особливо актуально це для потужних насосів, культиваторів і важкої будівельної техніки. В такому випадку необхідно зробити стабілізатор, розрахований на трансформацію струму під конкретний прилад. На практиці зробити це досить складно. Тому простіше взяти його в оренду. Використання зазначених вище приладів носить тимчасовий характер, тому сенсу витрачати час і гроші на трифазний стабілізатор напруги немає.

Основні елементи стабілізатора напруги

Для того, щоб зібрати простий вирівнювач струму не треба буде ні особливих навичок, ні специфічних деталей. Стабілізатори напруги для будинку складаються з:

• трансформатора,
• конденсаторів,
• резисторів,
• діодів,
• дроти для з'єднання мікросхеми.

Ідеально, якщо є старий зварювальний апарат. Переробити його в стабілізатор напруги дуже легко, до того ж не знадобиться купувати додаткові запчастини та конструювати корпус для мікросхем. Цьому питанню присвячено відео в кінці статті. Але, непотрібна зварювання - це велика рідкість, тому розглянемо процедуру створення стабілізатора напруги з нуля. Так як імпульсний стабілізатор не дозволяє провести точну настройку параметрів, розглядати будемо лінійний стабілізатор напруги.

Виготовлення саморобного стабілізатора напруги

Його основа - це трансформатор. На практиці трансформатори набагато менше, ніж масивні будки для вирівнювання високої напруги, що приходить з електростанції. Вони являють собою дві котушки, що утворюють індуктивну електромагнітну зв'язок. Простіше кажучи, струм подається на одну котушку, заряджає її, потім виникає електромагнітне поле, яке заряджає другу котушку, з якої струм йде далі. Цей взаємозв'язок виражена формулою:

• U ₁ - напруга на первинній обмотці,
• U ₂ - напруга на вторинній обмотці,
• N ₁ - число витків на первинній обмотці,
• N ₂ - число витків на вторинній обмотці,
• I ₁ - сила струму на первинній обмотці,
• I ₂ - сила струму на вторинній обмотці.

Формула не ідеальна, так як дозволяє або знижувати напругу, або його підвищувати. У 90% випадків до споживача доходить струм низької напруги. Тому має сенс відразу ж зробити підвищувальний трансформатор. Індуктивні котушки до нього продаються в магазинах електротехніки або на будь-якому блошиному ринку. Важливо відзначити, що число витків повинно бути не менше 2000 тисяч, так як інакше трансформатор буде дуже сильно грітися і незабаром згорить. Для того, щоб вибрати потужність трансформатора, необхідно заміряти напругу в мережі. Для розрахунків візьмемо значення 196 В. Формула набуває такого вигляду:

Отже, для того, щоб вирівняти напругу до необхідного значення, знадобиться друга котушка з числом витків: 220х2000 / 196 \u003d 2245. У цій формулі присутні певні огріхи, так як частина електричної енергії втрачається на нагрівання обмотки. Тому вилка розрахунків становить 5 В, тобто значення 196 В допустимо округляти, воно може змінюватися до 191 В або 201 В, при цьому число витків міняти не потрібно.

Тепер розглянемо другу частину формули:

Як видно з формули, сила напруги на виході буде 220х4 / 196 \u003d 4,4 А. Більшість електроприладів допускає вилку в 1 А. Тому отримана величина достатня для нормальної роботи техніки.

Стабілізатор напруги, енергія в якому збільшується на задану величину готовий. Але, якщо в мережі станеться скачок потужності, то формула прийме таке значення:

Таки чином напругу на виході стане 236х2245 / 2000 \u003d 264 В. Пропорційно зросте і сила струму.

Це призведе до поломки більшості електроприладів.

Для усунення даного дефекту скористаємося законом Ома:

• U- напруга,
• I- сила струму,
• R- опір.

264 \u003d 4,47хR, R \u003d 264 / 4,47 \u003d 60. Дана формула говорить про те, що в ідеалі опір всіх елементів в системі становитиме 60 Ом. Якщо знизити опір, то напруга зменшитися:

220 \u003d 4,47хR, R \u003d 220 / 4,47 \u003d 50.

Для зміни опору мережі використовується прилад, під назвою реостат. Природно, регулювати його вручну досить незручно. Тому знадобиться мікросхема-стабілізатор напруги, на якій буде відзначений шлях прямування електричного струму після виходу з трансформатора.

Найбільш простий спосіб - це вивести струм з трансформатора на конденсатор. Бажано використовувати 12-16 конденсаторів однакової ємності. Це дозволить накопичити ток і зробити його більш однорідним. Далі все конденсатори приєднуються до реостата. Сила струму в мережі після трансформатора буде в межах 4,5-5 А, а бажане напруга повинна становити 220 В. Отже, маємо формулу R \u003d 220 / 4,75 \u003d 46. При усереднені показники опір має становити 46 Ом.

Для досягнення більш плавного вирівнювання, бажано встановити кілька паралельних реостатов. Таким чином з'єднуючись в один потік після конденсаторів, ланцюг необхідно розподілити на 4,6,8 окремих гілок, підключених до реостатів. При цьому слід використовувати формулу R / число реостатов. Якщо робити ланцюг з 6 реостатов, то згідно з представленими даними, кожен з них повинен мати опір в 8 Ом.

Після проходження реостатов, ланцюг знову збирається в один потік і виводиться на діод. Діод підключається до звичайної розетки.

Всі зазначені маніпуляції відносяться до проводу на якому знаходиться фаза, нуль просто пропускаємо безпосередньо до розетки.

Зазначений з реостатами спосіб є досить архаїчним. Набагато більш ефективно використовувати замість них звичайний пристрій захисного відключення. Струм від трансформатора подається на УЗО, нуль також підключається до УЗО. Далі від нього йде вихід безпосередньо до розетки.

У тому випадку, якщо напруга або сила струму зростуть в слідстві стрибка напруги, УЗО розімкнеться ланцюг, і побутова техніка не постраждає. В інший час трансформатор буде якісно вирівнювати струм.

При підвищеній напрузі знадобиться понижуючий трансформатор. Збирається він за аналогією, за тим винятком, що обмотка на другій котушці повинна бути зроблена з більш товстого дроту, інакше трансформатор згорить.

Найбільш ефективно зібрати обидва трансформатора. Тим більше, що є конструкції знижуюче-підвищувального типу. У першому випадку знадобиться ручне перемикання дроти, у другому - процес піддається автоматизації. Як видно, зробити стабілізатор напруги не складно, але робота з електрикою передбачає граничний рівень обережності.

Поради по роботі з саморобним стабілізатором напруги

важливо: Описана схема ідеально підходить для постійних умов, але в електромережі досить часто трапляються перебої і скачки, як вгору, так і вниз.

Тому при складанні стабілізатора напруги рекомендуємо відштовхуватися від параметрів конкретної техніки, тобто .:

• продумати розводку по квартирі,
• якщо ремонту не передбачається, встановити подовжувачі під певні групи електроприладів зі схожими параметрами,
• підключити кожну групу до окремого стабілізатора.

Будь-яка побутова техніка або на тильній стороні, або в паспорті містить відомості про вимоги до електроживлення. Відштовхуючись від конкретних цифр значно простіше створити ефективний стабілізатор, так як немає необхідності підлаштовуватися під мережу. Ще один корисний гаджет - це електронний вольтметр. Бажано підключити його в схему стабілізатора для візуального контролю за його роботою.

Для корпусу підійде будь-який матеріал крім дерева. Досить часто саморобні стабілізатори поміщають в пластикові контейнери для їжі.